氷の結晶

氷の結晶は、六角柱、六角板、樹枝状結晶など、対称的な形状の固体の水（氷として知られる）です。^{[ 1 ]}氷の結晶は、さまざまな大気光学現象や雲の形成に関与しています。^{[ 1 ] [ 2 ]}

常温常圧では、水分子はV字型をしている。2つの水素原子は酸素原子と105°の角度で結合している。^{[ 3 ]}氷の結晶は六方晶系の結晶格子を持ち、これは水分子が凍結時に層状の六角形に配列することを意味する。^{[ 1 ]}

より低温で乾燥した大気からの遅い結晶成長は、より多くの六角形の対称性を生み出します。^{[ 2 ]}環境の温度と湿度に応じて、氷の結晶は最初の六角柱から多くの対称的な形状に発達する可能性があります。^{[ 4 ]}氷の結晶の可能な形状は、柱、針、板、樹枝状です。混合パターンも可能です。^{[ 1 ]}対称的な形状は、大気中の水蒸気から直接氷が形成される堆積成長によるものです。 ^{[ 5 ]}大気中の粒子の小さな空間も水を集め、凍結して氷の結晶を形成する可能性があります。^{[ 6 ] [ 7 ]}これは核生成として知られています。^{[ 8 ]}雪の結晶は、既存の氷の結晶にさらに水蒸気が凍結したときに形成されます。^{[ 9 ] [ 10 ]}

氷の結晶は、散乱と呼ばれるプロセスで結晶から反射される光によって、ダイヤモンドダストや空のハロなどの光学的現象を引き起こします。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 15 ]}

巻雲と氷霧は氷の結晶でできています。^{[ 1 ] [ 16 ]}巻雲は、暖かく湿った空気が上昇して氷の結晶に凍る温暖前線の接近の兆候であることが多いです。 ^{[ 17 ] [ 18 ]}氷の結晶同士が擦れ合うと雷も発生します。^{[ 19 ] [ 20 ]}結晶は通常水平に落下しますが、 ^{[ 21 ]}電場によって結晶が塊になって他の方向に落下することもあります。^{[ 22 ] [ 23 ]}

航空宇宙産業は、氷晶環境を検出して危険な飛行状態を識別できるレーダーの設計に取り組んでいます。氷晶は、暖かい航空機の表面に触れると溶け、環境条件によって再び凍結します。エンジン周辺に氷が蓄積すると、航空機が損傷します。^{[ 24 ] [ 25 ]}天気予報では、差分反射率気象レーダーを使用して、水滴の水平方向と垂直方向の長さを比較することで降水の種類を識別します。 ^{[ 26 ]}氷晶は水平方向に大きいため^{[ 15 ]}、検出可能です。

• 雪
• 雪の結晶
• 氷のスパイク
• 氷レンズ
• つらら

• SnowCrystals.com!、カリフォルニア工科大学にて
• アメリカ気象学会用語集